纤维缠绕复合材料成型原理及工艺

第五章 复合材料成型工艺与特点

5.1 手糊、喷射成型技术与特点

5.1.1 手糊成型技术与特点

1) 手糊成型原理

手糊成型工艺是树脂基复合材料生产中最早使用和应用普遍的一种成型方法，它是指将纤维浸渍树脂后手工地铺层在模具上，黏结在一起然后固化的成型工艺。手糊成型技术很少受制品形状及大小的限制，模具费用低，对于那些品种多、生产量小的大型制品，手糊成型技术是非常适合的。

2) 手糊成型工艺的原材料

手糊成型工艺所用的原材料包括：增强材料、树脂和辅助材料。 （1）增强材料

手糊成型对增强材料的要求：①增强材料易于被树脂浸透；②有足够的形变性，能满足制品复杂形状的成型要求；③气泡容易扣除；④能够满足制品使用条件的物理和化学性能要求；⑤价格合理（尽可能便宜），来源丰富。

用于接触成型的增强材料有玻璃纤维及其织物，碳纤维及其织物，芳纶纤维及其织物等。其中常用的玻璃纤维增强材料有以下几种：无捻粗纱、无捻粗纱布、加捻布、短切玻璃纤维毡、玻璃纤维织物。

（2）基体材料

手糊成型工艺对基体材料的要求：①在手糊条件下易浸透纤维增强材料，易排除气泡，与纤维粘接力强；②在室温条件下能凝胶，固化，而且要求收缩小，挥发物少；③粘度适宜：一般为0.2～0.5Pa·s，不

连续纤维增强陶瓷基复合材料的制备工艺

摘要：作为结构材料，陶瓷具有耐高温能力强、抗氧化能力强、硬度大、耐化学腐蚀等优点，缺点是呈现脆性，不能承受剧烈的机械冲击和热冲击，因而严重影响了它的实际应用．为此人们通过采用连续纤维增韧方法改进其特性，进而研发出连续纤维增强陶瓷基复合材料。该种材料采用碳或陶瓷等纤维进行增强，使陶瓷基体在断裂过程中发生裂纹偏转，纤维断裂和纤维拔出等的同时，吸收能量，既增强了强度和韧性，又保持了良好的高温性能。本文主要是综述了陶瓷基连续纤维增强复合材料的制备方法，并分析了各种工艺的优缺点。在总结了现阶段连续纤维增强复合材料研究中存在的问题的基础上，提出了今后连续纤维增强复合材料的主要研究方向。

关键字：陶瓷基；复合材料；连续纤维；制备技术

1 引言

1.1 前言

科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求,陶瓷基复合材料由于在破坏过程中表现出非脆性断裂特性,具有高可靠性,在新能源、国防军工、航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。

陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。陶瓷基复合材料是20世纪80年代

玻璃纤维增强复合材料

概述GRC是英文Glass fiber Reinforced Cement 的缩写，指的是玻璃纤维增强水泥混合材料 GRC材料组成

GRC的基本组成材料为水泥、砂子、纤维和水，另外还添加有聚合物、外加剂等用于改善后期性能的材料。

水泥：通常用于GRC中的水泥主要有快硬硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥。

纤维：GRC材料中使用的纤维必须是耐碱玻璃纤维，种类包括耐碱玻璃纤维无捻粗纱、耐碱玻璃纤维短切纱、耐碱玻璃纤维网格布。欧美国家要求GRC中使用的玻璃纤维氧化锆含量不低于16.5%，中国要求在使用普通硅酸盐水泥时氧化锆含量不低于16.5%。

聚合物：通常添加的聚合物为丙乳，即丙烯酸酯共聚乳液。

外加剂：通常可选择性地加入高效减水剂、塑化剂、缓凝剂、早强剂、防冻剂、防锈剂等外加剂:当制品中含有钢质增强材料或钢质预埋件时，不得使用氯化钙基的外加剂。 其他材料：可以选择性的添加一些火山灰质活性材料，有利于提升GRC制品的综合性能，例如强度、抗渗、耐久等。 GRC产品种类

目前市场上比较常见的GRC产品有有GRC装饰制品、GRC外墙板、园林景观制品、轻质隔

本文概述了碳纤维复合材料的发展和性能,简要介绍了碳纤维复合材料在土木工程、航空航天、石油工业等方面的应用情况。

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碳纤维复合材料的应用陈士杰

(常州刘国钧高等职业技术学校

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摘要：本文概述了碳纤维复合材料的发展和性能，简要介绍了碳纤维复合材料在土木工程、空航天、航 石油工业等方面的应用情况。 关键词：碳纤维复合材料应用’

Ap f a in o r o i e mp st a e il p c t fCa b n F b r Co o ieM tras i o

C N h i HE S ie j ( hn Z o q ct n l eh ooyCo ee C a gh u2 3 0, hn ) C a g h uL Voa o a T c n lg lg, hn zo 10 4 c ia i lAbsrc:The r p ris o a b n i e o o i s n he e eop nt a d a p iai f c r n fb r ta t p o e te f c r o f r c mp st a d t d v l

复合材料原理参考资料

复合材料与工程

考试形式

笔试闭卷

考试时间和地点

时间：2014

年12月24日8:20-10:00

地点：材料学院 A108

题型与分数分布

一．选择题 二．填空题 三．简答题 四．论述题

一、绪论

1.复合材料：由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。

一相为连续相，称为基体；起连接增强体、传递载荷、分散载荷的作用。

一相为分散相，称为增强体（增强相）或功能体。是以独立的形态分布在整个连续相中的，两相之间存在着相界面。（分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料） 主要起承受载荷的作用，赋予复合材料以一定的物理、化学功能。 2.复合材料分类： A按基体分： B按照形态分：

复合材料的定义

不是增强剂表面和C按增强体材料种类分类：玻璃纤维、碳纤维、有机纤维、金属纤维、陶瓷纤维。 基体表面简单结合的二维边界, 而是还D按用途分类：结构复合材料：用于制造受力构件的复合材料。 包含着两个表面之间的过渡区域而形功能复合材料：指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料 成三维界面相3.复合材料的特点?特点

?复合材料的性能有重要的

材 料 制 备 原 理 课 程 论 文

题 目学 院 专业班级 学生姓名 陶瓷基复合材料的制备原理与工艺 材料科学与工程学院

2012 年 3 月 28日

1

陶瓷基复合材料的制备原理与工艺

前言：科学技术的发展对材料提出了越来越高的要求,陶瓷基复合材料由于在破坏过程中表现出非脆性断裂特性,具有高可靠性,在新能源、国防军工、航空航天、交通运输等领域具有广阔的应用前景。

陶瓷基复合材料是在陶瓷基体中引入第二相材料，使之增强、增韧的多相材料，又称为多相复合陶瓷或复相陶瓷。陶瓷基复合材料是2O世纪8O年代逐渐发展起来的新型陶瓷材料，包括纤维(或晶须)增韧(或增强)陶瓷基复合材料、异相颗粒弥散强化复相陶瓷、原位生长陶瓷复合材料、梯度功能复合陶瓷及纳米陶瓷复合材料。其因具有耐高温、耐磨、抗高温蠕变、热导率低、热膨胀系数低、耐化学腐蚀、强度高、硬度大及介电、透波等特点，在有机材料基和金属材料基不能满足性能要求的工况下可以得到广泛应用，成为理想的高温结构材料。

连续纤维增强复合材料是以连续长纤维为增强材料，金属、陶瓷等为基体材料制备而成。金属基复合材料是以陶瓷等为

第３２卷第１期国防科技大ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＩＯＮＡＬＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹｏＦ匹鳓卫堕型巡——Ｖ０１．３２学学报Ｎｏ．１２０１０文章编号：１００１一嬲（２０ｌｏ）ｏｌ一００４５—０６ＲＴＭ工艺整体成型复合材料连接裙轴压性能。刘钧，肖加余，曾竞成，江大志，彭超义（国防科技大学航天与材料工程学院，湖南长沙４１００７３）摘要：整体成型的固体火箭发动机复合材料连接裙有助于连接裙的减重及其使用性能的提高。本文采用ＲＴＭ工艺制备出了全复合材料整体连接裙并对其进行了轴压承载性能考核。试验结果表明，ＲＴＭ工艺整体成型的复合材料连接裙质量均匀，在设计载荷作用下，连接裙的轴向应变远小于０．５％的复合材料许用应变指标，连接裙的轴向表观结构刚度为４０．９ＧＰａ。关键词：ｍＭ；复合材料连接裙；轴压性能中图分类号：ＴＢ３３２文献标识码：ＡＡｘｉａｌＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＣｏｍｐｏｓｉｔｅｓＡｄａｐｔｅｒＳｋｉｒｔＩｎｔｅｇｒａｌｌｙＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄｂｙＲＴＭＵｎｉｖ．ｏｆ蜘：ＴｈｅｉＩｌ唰ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ（ｃｏｎ咿０ｆＡ鲫∞ｐａｃｅａｎｄＬＩＵＪｕｎ，ＸＩＡＯＭａｔｅｌｉａｌＪｉａ－ｙｕ，ＺＥＮＧＪｉｎｇ－ｅｈｅｎｇ，ＪＩＡ

碳纤维复合材料柔性连续抽油杆生产工艺

?

拉挤成型于1951年首次在美国注册专利，60年代发展很慢，70－80年代

进入快速发展阶段。我国起步则较晚，直到90年代随着拉挤专用树脂技术的引进生产才进入快速发展时期。目前，引进及国产拉挤生产线已超过200条。我国发展拉挤与欧美形式相似：先开发形状简单的棒材，然后随着化工防腐、电力、采矿等行业的发展与需求，开发了型材制品，目前这些技术已经比较成熟。

拉挤工艺是一种连续生产复合材料型材的方法，它是将纱架上的无捻玻璃纤维粗纱和其他连续增强材料、聚脂表面毡等进行树脂浸渍，然后通过保持一定截面形状的成型模具，并使其在模内固化成型后连续出模，由此形成拉挤制品的一种自动化生产工艺。

利用拉挤工艺生产的产品其拉伸强度高于普通钢材。表面的富树脂层又使其具有良好的防腐性，故在具有腐蚀性的环境的工程中是取代钢材的最佳产品，广泛应用于交通运输、电工、电气、电气绝缘、化工、矿山、海洋、船艇、腐蚀性环境及生活、民用各个领域。

拉挤成型工艺形式很多，分类方法也很多。如间歇式和连续式，立式和卧式，湿法和干法，履带式牵引和夹持式牵引，模内固化和模内凝胶模外固化，加热方式有电加热、红外加热、高频加热、微波加热或组合式加热等。

拉挤成

复合材料工艺与设备复

习材料

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

复合材料工艺与设备

增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备）

玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用

种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂；

作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用； 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能

C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用

惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。

张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力

增强纤维在表面处理工艺中的影响因素

玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）；⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。

手糊成型工艺与设备

手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；2、设备简单、投资少、设备折旧费低；3、工

复合材料工艺与设备复

习材料

-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN

复合材料工艺与设备

增强纤维（CF,GF）的生产工艺与设备（表面处理工艺与设备）

玻璃纤维在生产过程中辅助材料的作用：浸润剂的种类，作用

种类：增强型浸润剂和纺织型浸润剂；

作用：1、润滑-保护作用；2、粘结-集束作用； 3、防止玻璃纤维表面静电荷的积累；4、为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性；5、使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能

C纤维生产工艺中，惰性气体和张力的作用

惰性气体作用：①保护新生产的纤维不受氧化②作为传热介质③排除裂解产物（非C元素）。

张力的作用：①使分子取向②使分子结构规整③产生轴向拉伸应力

增强纤维在表面处理工艺中的影响因素

玻璃纤维表面处理的影响因素：①处理剂的种类；②偶联剂的用量1~%；③处理方法（前处理法、后处理法、迁移法）；④烘焙温度与时间（偶联剂与GF的硅层结构的最佳结合程度）；⑤偶联剂溶液的配制（PH值的调节，一般用5%的氨水）。

手糊成型工艺与设备

手糊工艺的特点：优点：1、守护成型不受产品尺寸和形状的限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；2、设备简单、投资少、设备折旧费低；3、工